JPWO2019198744A1 - Maximum heart rate estimation method and device - Google Patents
Maximum heart rate estimation method and device Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2019198744A1 JPWO2019198744A1 JP2020513421A JP2020513421A JPWO2019198744A1 JP WO2019198744 A1 JPWO2019198744 A1 JP WO2019198744A1 JP 2020513421 A JP2020513421 A JP 2020513421A JP 2020513421 A JP2020513421 A JP 2020513421A JP WO2019198744 A1 JPWO2019198744 A1 JP WO2019198744A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heart rate
- subject
- maximum
- maximum heart
- acquired
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims description 10
- 210000000467 autonomic pathway Anatomy 0.000 claims description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 28
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 24
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 4
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002567 autonomic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002612 cardiopulmonary effect Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
- A61B5/02405—Determining heart rate variability
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
- A61B5/1118—Determining activity level
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/22—Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
- A61B5/221—Ergometry, e.g. by using bicycle type apparatus
- A61B5/222—Ergometry, e.g. by using bicycle type apparatus combined with detection or measurement of physiological parameters, e.g. heart rate
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/346—Analysis of electrocardiograms
- A61B5/349—Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
- A61B5/352—Detecting R peaks, e.g. for synchronising diagnostic apparatus; Estimating R-R interval
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/346—Analysis of electrocardiograms
- A61B5/349—Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
- A61B5/355—Detecting T-waves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/346—Analysis of electrocardiograms
- A61B5/349—Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
- A61B5/36—Detecting PQ interval, PR interval or QT interval
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/346—Analysis of electrocardiograms
- A61B5/349—Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
- A61B5/366—Detecting abnormal QRS complex, e.g. widening
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2503/00—Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
- A61B2503/10—Athletes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
- A61B5/0245—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate by using sensing means generating electric signals, i.e. ECG signals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/329—Load diagnosis, e.g. cardiac stress tests
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/40—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
- A61B5/4029—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system for evaluating the peripheral nervous systems
- A61B5/4035—Evaluating the autonomic nervous system
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Neurology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
最大心拍数推定方法は、運動を行う対象者の心拍数を取得する第1取得ステップと、運動を行う対象者の心電波形を取得する第2取得ステップと、取得された心電波形から、予め定められた特徴量を取得する第3取得ステップと、予め定められた特徴量と取得された心拍数との関係に基づいて対象者の最大心拍数を推定する推定ステップと、を備え、推定ステップは、取得された心拍数に対する、予め定められた特徴量の変化における屈曲点に対応する心拍数に基づいて対象者の最大心拍数を推定する。The maximum heart rate estimation method is based on the first acquisition step of acquiring the heart rate of the subject who exercises, the second acquisition step of acquiring the electrocardiographic waveform of the subject who exercises, and the acquired electrocardiographic waveform. Estimates including a third acquisition step of acquiring a predetermined feature amount and an estimation step of estimating the maximum heart rate of the subject based on the relationship between the predetermined feature amount and the acquired heart rate. The step estimates the subject's maximum heart rate based on the heart rate corresponding to the inflection point at a predetermined feature change with respect to the acquired heart rate.
Description
本発明は、最大心拍数推定方法および装置に関し、特に心電波形を用いて最大心拍数を推定する技術に関する。 The present invention relates to a maximum heart rate estimation method and an apparatus, and more particularly to a technique for estimating a maximum heart rate using an electrocardiographic waveform.
スポーツや日常生活において、心拍数を管理することで運動強度やカロリーを推定することが可能になる。心拍数を用いた運動強度は一般的にカルボーネン法によって計算することができる(例えば、非特許文献1参照)。そのため、運動強度を計算するためには最大心拍数を計測もしくは推定することが必要となる。また、カロリー算出の際においても運動強度の値が必要となるため、最大心拍数を計測もしくは推定することが重要となる。 In sports and daily life, managing heart rate makes it possible to estimate exercise intensity and calories. Exercise intensity using heart rate can generally be calculated by the Carbonen method (see, for example, Non-Patent Document 1). Therefore, it is necessary to measure or estimate the maximum heart rate in order to calculate the exercise intensity. In addition, since the value of exercise intensity is also required when calculating calories, it is important to measure or estimate the maximum heart rate.
従来から、最大心拍数を計測する場合には、漸増負荷試験などで対象者の心拍数が最大心拍数に達するまで運動量を増加させて計測することが行われている。 Conventionally, when measuring the maximum heart rate, the amount of exercise is increased until the subject's heart rate reaches the maximum heart rate in a gradual load test or the like.
しかし、漸増負荷試験などにより最大心拍数を計測する従来の手法では、対象者の負担が大きいことが課題であった。 However, in the conventional method of measuring the maximum heart rate by a gradual load test or the like, there is a problem that the burden on the subject is heavy.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、対象者の心拍数が最大心拍数に達するまでの運動を必要とせずに最大心拍数を推定することができる最大心拍数推定方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the maximum heart rate estimation that can estimate the maximum heart rate without requiring exercise until the subject's heart rate reaches the maximum heart rate. It is an object of the present invention to provide methods and devices.
上述した課題を解決するために、本発明に係る最大心拍数推定方法は、運動を行う対象者の心拍数を取得する第1取得ステップと、運動を行う前記対象者の心電波形を取得する第2取得ステップと、取得された前記心電波形から、予め定められた特徴量を取得する第3取得ステップと、前記予め定められた特徴量と取得された前記心拍数との関係に基づいて前記対象者の最大心拍数を推定する推定ステップと、を備え、前記推定ステップは、取得された前記心拍数に対する前記予め定められた特徴量の変化における屈曲点に対応する心拍数に基づいて前記対象者の前記最大心拍数を推定することを特徴とする最大心拍数推定方法。 In order to solve the above-mentioned problems, the maximum heart rate estimation method according to the present invention acquires the first acquisition step of acquiring the heart rate of the subject who exercises and the electrocardiographic waveform of the subject who exercises. Based on the second acquisition step, the third acquisition step of acquiring a predetermined feature amount from the acquired electrocardiographic waveform, and the relationship between the predetermined feature amount and the acquired heart rate. The estimation step comprises an estimation step for estimating the maximum heart rate of the subject, and the estimation step is based on the heart rate corresponding to the flexion point in the change of the predetermined feature amount with respect to the acquired heart rate. A method for estimating a maximum heart rate, which comprises estimating the maximum heart rate of a subject.
また、本発明に係る最大心拍数推定装置は、運動を行う対象者の心拍数を取得する心拍数取得部と、運動を行う前記対象者の心電波形を取得し、その心電波形から予め定められた特徴量を取得する特徴量取得部と、取得された前記心拍数と前記予め定められた特徴量との関係に基づいて前記対象者の最大心拍数を推定する推定部と、を備え、前記推定部は、取得された前記心拍数に対する前記予め定められた特徴量の変化における屈曲点に対応する心拍数に基づいて前記対象者の前記最大心拍数を推定することを特徴とする。 Further, the maximum heart rate estimation device according to the present invention acquires a heart rate acquisition unit that acquires the heart rate of the subject who exercises and an electrocardiographic waveform of the subject who exercises, and obtains the electrocardiographic waveform of the subject in advance from the electrocardiographic waveform. It is provided with a feature amount acquisition unit that acquires a predetermined feature amount, and an estimation unit that estimates the maximum heart rate of the subject based on the relationship between the acquired heart rate and the predetermined feature amount. The estimation unit is characterized in that the maximum heart rate of the subject is estimated based on the heart rate corresponding to the bending point in the change of the predetermined feature amount with respect to the acquired heart rate.
本発明によれば、対象者の心拍数と、対象者の心電波形に含まれる予め定められた特徴量との関係から、心拍数に対するその特徴量の変化における屈曲点に基づいて最大心拍数を算出するので、対象者の心拍数が最大心拍数に達するまでの運動を必要とせずに最大心拍数を推定することができる。そのため、最大心拍数を得る際の対象者の負担を軽減することができる。 According to the present invention, from the relationship between the heart rate of the subject and the predetermined feature amount included in the electrocardiographic waveform of the subject, the maximum heart rate is based on the bending point in the change of the feature amount with respect to the heart rate. Is calculated, the maximum heart rate can be estimated without the need for exercise until the subject's heart rate reaches the maximum heart rate. Therefore, it is possible to reduce the burden on the subject when obtaining the maximum heart rate.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図1から図12を参照して詳細に説明する。
[発明の原理]
図1は、心電波形を示す図である。本発明の実施の形態に係る最大心拍数推定方法は、対象者の心電波形から最大心拍数の指標となる予め定められた特徴量を抽出し、例えば、運動強度を求めるための最大心拍数を推定する。運動強度とは、運動を行う対象者の身体能力を基準とした運動の激しさを表す尺度である。Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 12.
[Principle of invention]
FIG. 1 is a diagram showing an electrocardiographic waveform. The maximum heart rate estimation method according to the embodiment of the present invention extracts a predetermined feature amount as an index of the maximum heart rate from the electrocardiographic waveform of the subject, and for example, obtains the maximum heart rate for obtaining exercise intensity. To estimate. Exercise intensity is a measure of the intensity of exercise based on the physical ability of the subject who exercises.
本実施の形態に係る最大心拍数推定方法では、図1に示す心電波形に含まれる特徴的な波形や波形間隔のうち、Q波の始まりからT波の終わりに至るまでの時間を表すQTインターバルを心電波形(心電図)の特徴量として用いる。 In the maximum heart rate estimation method according to the present embodiment, QT representing the time from the start of the Q wave to the end of the T wave among the characteristic waveforms and waveform intervals included in the electrocardiographic waveform shown in FIG. The interval is used as a feature of the electrocardiographic waveform (electrocardiogram).
図2は、漸増負荷試験により取得した運動強度とQTインターバルとの関係を示す図である。本実施の形態では、運動強度として心拍数(Heart Rate:HR)から計算された値が用いられる。図2に示すように、運動強度が40%となる近辺にて、グラフに屈曲点がみられることがわかる。この実験より、屈曲点における心拍数は運動強度40%程度となることが分かった。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the exercise intensity obtained by the gradual load test and the QT interval. In the present embodiment, a value calculated from the heart rate (Heart Rate: HR) is used as the exercise intensity. As shown in FIG. 2, it can be seen that a bending point is seen in the graph near the exercise intensity of 40%. From this experiment, it was found that the heart rate at the flexion point was about 40% of the exercise intensity.
この実験結果は、非特許文献4に記載されている運動による1回の拍出量と心拍出量の変化の関係とほぼ一致するものと考えられる。一般に、運動によって筋肉などの抹消組織の酸素要求は増加する。非特許文献4に記載されているように、1回の心臓の収縮で拍出する血液量である拍出量(Stroke Volume:SV)は、運動強度の増加に伴い一定の割合で増加するが、運動強度が最大運動強度の約40%まで増加した後は、増加せず、プラトーに達することが知られている。そのため、運動強度が約40%程度を上回る運動では、心拍数の増加で1分間当たりの心臓から拍出される血液量である心拍出量(Cardiac Output:CO)が補われることになる。 It is considered that the results of this experiment are almost the same as the relationship between the amount of one stroke and the change in cardiac output due to exercise described in Non-Patent Document 4. In general, exercise increases the oxygen requirement of peripheral tissues such as muscle. As described in Non-Patent Document 4, the stroke volume (SV), which is the amount of blood pumped by one contraction of the heart, increases at a constant rate as the exercise intensity increases. It is known that after the exercise intensity increases to about 40% of the maximum exercise intensity, it does not increase and reaches a plateau. Therefore, in exercise in which the exercise intensity exceeds about 40%, the cardiac output (CO), which is the amount of blood pumped from the heart per minute, is supplemented by the increase in the heart rate.
このことからも、上述した実験結果を用いることで、QTインターバルの屈曲点となる心拍数を運動強度40%として最大心拍数を推定することができると考えられる。
ここで、最大心拍数は次の式(1)により算出される(例えば、非特許文献2参照)。
最大心拍数=安静時心拍数+100×(屈曲点となる心拍数−安静時心拍数)/屈曲点となる運動強度 ・・・(1)
上式(1)において、「安静時心拍数」は、心拍計などで安静時に予め計測される値である。一般的には、安静時心拍数は60bpmが用いられる。「屈曲点となる心拍数」は、QTインターバルの屈曲点に対応する、測定された心拍数の値である。また、「屈曲点となる運動強度」は予め設定された値であり、上述した実験結果に基づき35〜45%の範囲の値、例えば、40%が用いられる。From this, it is considered that the maximum heart rate can be estimated by using the above-mentioned experimental results with the heart rate at the bending point of the QT interval as the exercise intensity of 40%.
Here, the maximum heart rate is calculated by the following formula (1) (see, for example, Non-Patent Document 2).
Maximum heart rate = resting heart rate + 100 x (heart rate at the flexion point-heart rate at rest) / exercise intensity at the flexion point ... (1)
In the above equation (1), the "resting heart rate" is a value measured in advance at rest with a heart rate monitor or the like. Generally, a resting heart rate of 60 bpm is used. The “heart rate at the flexion point” is the value of the measured heart rate corresponding to the flexion point of the QT interval. Further, the "exercise intensity serving as a bending point" is a preset value, and a value in the range of 35 to 45%, for example, 40% is used based on the above-mentioned experimental results.
図3は、上式(1)を用いて最大心拍数を推定した場合の結果を示している。図3において、縦軸は本実施の形態に係る最大心拍数の推定方法により推定された最大心拍数であり、横軸は対象者の心拍数が最大心拍数になるまで運動を行い計測した最大心拍数である。 FIG. 3 shows the result when the maximum heart rate is estimated using the above equation (1). In FIG. 3, the vertical axis is the maximum heart rate estimated by the method for estimating the maximum heart rate according to the present embodiment, and the horizontal axis is the maximum measured by exercising until the subject's heart rate reaches the maximum heart rate. Heart rate.
図3に示すように、相関係数(ピアソン相関関数)が0.78であり、p値<0.05となり、有意な正の相関関係があることがわかった。このことから、本実施の形態に係る最大心拍数推定方法は、QTインターバルと心拍数との関係において、QTインターバルが屈曲する点を見つけ、上記式(1)を用いることで最大心拍数を算出する。 As shown in FIG. 3, the correlation coefficient (Pearson correlation function) was 0.78, the p-value was <0.05, and it was found that there was a significant positive correlation. From this, the maximum heart rate estimation method according to the present embodiment finds a point where the QT interval bends in the relationship between the QT interval and the heart rate, and calculates the maximum heart rate by using the above equation (1). To do.
[第1の実施の形態]
以下、本発明に係る最大心拍数推定方法を実施するための最大心拍数推定装置1について詳細に説明する。
図4は、第1の実施の形態に係る最大心拍数推定装置1の機能構成を示すブロック図である。最大心拍数推定装置1は、生体情報取得部11、記憶部12、推定部13、および出力部14を備える。[First Embodiment]
Hereinafter, the maximum heart
FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the maximum heart
最大心拍数推定装置1は、対象者が漸増負荷試験のような運動強度を徐々に上げる運動を行ったときのQTインターバルと心拍数との関係を取得し、QTインターバルの値が屈曲する点を抽出して、その屈曲点から対象者の最大心拍数を算出する。
The maximum heart
生体情報取得部11は、心拍数取得部111およびQTインターバル取得部112を備える。
生体情報取得部11は、対象者の心拍および心電に関する情報を、対象者に装着された外部の心拍計および心電計の機能を備える生体センサ(図示しない)などから取得する。このとき、生体情報取得部11は、上述した実験結果から、対象者が運動強度を徐々に増加させる運動を開始してから、その運動強度が40%を超えるまでの期間にわたる心拍および心電に関する情報を取得すればよい。The biological
The biological
心拍数取得部111は、対象者に装着された生体センサから、対象者が運動を行う期間にわたる心拍数を取得する。取得された心拍数のデータは、記憶部12に記憶される。
The heart
QTインターバル取得部112は、対象者に装着された生体センサで測定された心電波形から、その心電波形に含まれるQTインターバルを取得する。QTインターバル取得部112が取得したQTインターバルは、記憶部12に記憶される。
The QT
記憶部12は、生体情報取得部11によって取得された対象者の心拍数およびQTインターバルのデータを記憶する。また、記憶部12は、上述した式(1)における「安静時心拍数」および「屈曲点となる運動強度」の設定値を記憶する。
The
推定部13は、屈曲点処理部131および最大心拍数算出部132を備える。
推定部13は、生体情報取得部11によって取得された対象者の心拍数およびQTインターバルのデータに基づいて、最大心拍数を推定する。The
The
屈曲点処理部131は、心拍数取得部111によって取得された対象者の心拍数のデータとQTインターバル取得部112によって取得された対象者のQTインターバルのデータを記憶部12から読み出して、QTインターバルと心拍数との関係を求める。このとき、図2で示したような屈曲点を含むグラフが求められる。
The inflection
また、屈曲点処理部131は、対象者におけるQTインターバルと心拍数との関係から、心拍数取得部111によって取得された心拍数に対するQTインターバルの変化における屈曲点を抽出する。屈曲点処理部131は、QTインターバルの値が屈曲する点に対応する対象者の心拍数を求めて記憶部12に記憶する。
Further, the bending
最大心拍数算出部132は、屈曲点処理部131によって抽出された屈曲点における対象者の心拍数に基づいて、上述した式(1)により対象者の最大心拍数を算出する。
より詳細には、最大心拍数算出部132は、式(1)において、屈曲点処理部131によって求められた「屈曲点となる心拍数」の値を式(1)に代入する。なお、式(1)における「安静時心拍数」の値としては、予め設定された値、例えば、60bpm、「屈曲点となる運動強度」の値には、予め設定された値、例えば、40%が用いられる。The maximum heart
More specifically, the maximum heart
最大心拍数算出部132は、算出された対象者の最大心拍数の値を記憶部12に記憶する。
The maximum heart
出力部14は、推定部13によって推定された対象者の最大心拍数などの情報を出力する。より具体的には、出力部14は、表示画面などにおいて、最大心拍数算出部132によって算出された最大心拍数の値を表示する。
The
[最大心拍数推定装置のハードウェア構成]
次に、上述した機能構成を有する最大心拍数推定装置1のハードウェア構成について図5のブロック図を参照して説明する。[Hardware configuration of maximum heart rate estimation device]
Next, the hardware configuration of the maximum heart
図5に示すように、最大心拍数推定装置1は、バス101を介して接続されるCPU103と主記憶装置104とを有する演算装置102、通信制御装置105、センサ106、外部記憶装置107、表示装置108を備えるコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。
As shown in FIG. 5, the maximum heart
CPU103と主記憶装置104とは、演算装置102を構成する。主記憶装置104には、CPU103が各種制御や演算を行うためのプログラムが予め格納されている。演算装置102によって、図4に示した推定部13を含む最大心拍数推定装置1の機能が実現される。
The
通信制御装置105は、最大心拍数推定装置1と各種外部電子機器との間を、通信ネットワークNWを介して接続するための制御装置である。通信制御装置105は、対象者に装着された後述のセンサ106から通信ネットワークNWを介して心拍数や心電波形のデータを受信してもよい。
The
センサ106は、例えば、心拍計および心電計などの生体センサによって実現される。センサ106は、対象者が運動を行う期間にわたって、例えば、対象者の胸部や手首などに装着され、対象者の心拍数および心電波形を測定する。例えば、胸部に装着されるセンサ106は、図示しない電極で心電波形を測定し、さらにその変化から心拍を検出し、心拍と心拍との間の間隔から一分間当たりの拍動回数を心拍数として測定する。
The
外部記憶装置107は、読み書き可能な記憶媒体と、その記憶媒体に対してプログラムやデータなどの各種情報を読み書きするための駆動装置とで構成されている。外部記憶装置107には、記憶媒体としてハードディスクやフラッシュメモリなどの半導体メモリを使用することができる。外部記憶装置107は、データ記憶部107a、プログラム格納部107b、図示しないその他の格納装置で、例えば、この外部記憶装置107内に格納されているプログラムやデータなどをバックアップするための格納装置などを有することができる。
The
データ記憶部107aには、センサ106で測定された対象者の心電波形と心拍数に関する情報などが記憶されている。データ記憶部107aは、図4で示した記憶部12に対応する。
The data storage unit 107a stores information on the electrocardiographic waveform and heart rate of the subject measured by the
プログラム格納部107bには、本実施の形態における心拍数やQTインターバルの取得処理や、屈曲点処理、最大心拍数算出処理などの最大心拍数の推定に必要な処理を実行するための各種プログラムが格納されている。
The
表示装置108は、最大心拍数推定装置1の表示画面を構成し、出力部14として機能する。表示装置108は液晶ディスプレイなどによって実現される。
The
[最大心拍数推定装置の動作]
次に、上述した本発明の最大心拍数推定方法を実施するための最大心拍数推定装置1の動作について、図6のフローチャートを参照して説明する。まず、図示しない心拍計および心電計の機能を有する生体センサが対象者の胸部や手首などに装着され、対象者は漸増負荷試験のような徐々に運動強度が増加するような運動を開始する。運動を開始してから、対象者における運動強度が40%を超える程度までの期間にわたって、生体センサにより対象者の心拍数と心電波形とが計測される。[Operation of maximum heart rate estimation device]
Next, the operation of the maximum heart
心拍数取得部111は、対象者が運動を実施する間の心拍数のデータを取得する(ステップS1)。次に、QTインターバル取得部112は、対象者が運動を実施する間の心電波形のデータを取得し、その心電波形のデータからQTインターバルのデータを取得する(ステップS2)。なお、QTインターバル取得部112は、外部の生体センサで求められたQTインターバルの値を取得する構成を採用してもよい。
The heart
次に、屈曲点処理部131は、取得されたQTインターバルと心拍数との関係を求める(ステップS3)。屈曲点処理部131が求めた対象者のQTインターバルと心拍数との関係において、QTインターバルの値が屈曲する屈曲点を抽出し、そのQTインターバルの値に対応する心拍数を求める(ステップS4)。
Next, the inflection
次に、最大心拍数算出部132は、ステップS4で求められたQTインターバルの測定値の屈曲点となる心拍数に基づいて、上述した式(1)を用いて対象者の最大運動強度を算出する(ステップS5)。
Next, the maximum heart
より詳細には、最大心拍数算出部132は、式(1)において、「安静時心拍数」の値として予め実測された値などの値、例えば、60bpmを用いる。最大心拍数算出部132は、「屈曲点となる心拍数」の値として、ステップS4で求められた心拍数の測定値を代入する。また、「屈曲点となる運動強度」の値として、上述した実験結果から、予め定められた35〜45%の範囲の値、例えば40%を用いる。
More specifically, the maximum heart
なお、算出された対象者の最大運動強度は、出力部14によって出力される。
The calculated maximum exercise intensity of the subject is output by the
以上説明したように、第1の実施の形態によれば、対象者のQTインターバルと心拍数との関係を用い、運動強度(心拍数)が40%となる近辺でみられるQTインターバルの屈曲点での対象者の心拍数に基づいて最大心拍数を推定する。そのため、運動強度が40%を超える程度までの運動を実施すれば、対象者の心拍数が最大心拍数に達するまでの運動を必要とせずに最大心拍数を推定することができる。したがって、最大心拍数を得る際の対象者の負担を軽減することができる。 As described above, according to the first embodiment, the bending point of the QT interval observed in the vicinity where the exercise intensity (heart rate) becomes 40% using the relationship between the QT interval and the heart rate of the subject. Estimate the maximum heart rate based on the subject's heart rate in. Therefore, if the exercise intensity exceeds 40%, the maximum heart rate can be estimated without requiring the exercise until the subject's heart rate reaches the maximum heart rate. Therefore, it is possible to reduce the burden on the subject when obtaining the maximum heart rate.
また、説明した第1の実施の形態では、測定された対象者の心電波形より、QTインターバルを取得する場合について説明した。しかし、心電波形の特徴量として、QTインターバルの代わりに、図1に示す心電波形に含まれるR波の始まりからT波の終わりまでの時間であるRTインターバルを用いてもよい。RTインターバルを用いることで、より容易にQTインターバルに相当する特徴量を取得することが可能となる。 Further, in the first embodiment described, the case where the QT interval is acquired from the measured electrocardiographic waveform of the subject has been described. However, as the feature amount of the electrocardiographic waveform, the RT interval, which is the time from the start of the R wave to the end of the T wave included in the electrocardiographic waveform shown in FIG. 1, may be used instead of the QT interval. By using the RT interval, it is possible to more easily acquire the feature amount corresponding to the QT interval.
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第1の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same components as those in the first embodiment described above will be designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
第1の実施の形態では、対象者が運動を行う期間にわたって測定されたQTインターバルと心拍数との関係に基づいて、運動強度(心拍数)が40%程度となる付近にみられるQTインターバルの値の屈曲点に対応する心拍数を求め、対象者の最大心拍数を算出した。これに対して、第2の実施の形態では、心電波形の特徴量として対象者の心電波形に含まれるT波の高さを用いる。 In the first embodiment, the QT interval observed in the vicinity where the exercise intensity (heart rate) becomes about 40% based on the relationship between the QT interval and the heart rate measured during the period during which the subject exercises. The heart rate corresponding to the inflection point of the value was obtained, and the maximum heart rate of the subject was calculated. On the other hand, in the second embodiment, the height of the T wave included in the electrocardiographic waveform of the subject is used as the feature amount of the electrocardiographic waveform.
まず、図7を参照して第2の実施の形態に係る最大心拍数推定装置1Aの概要について説明する。図7に示すグラフの横軸は、心拍数換算された運動強度を示す。また、縦軸は、対象者の心電波形におけるT波の高さに心拍数を掛けた値(T波高さ×心拍数)を示す。
First, the outline of the maximum heart
図7に示すように、心電波形のT波高さ×心拍数においても、運動強度(心拍数)が40%となる近辺において屈曲点がみられることがわかる。このことから、屈曲点に対応する測定心拍数を求めることで、第1の実施の形態と同様に、式(1)を用いて対象者の最大心拍数を算出することができる。 As shown in FIG. 7, it can be seen that a bending point is also observed in the vicinity of the exercise intensity (heart rate) of 40% in the T wave height × heart rate of the electrocardiographic waveform. From this, by obtaining the measured heart rate corresponding to the bending point, the maximum heart rate of the subject can be calculated by using the equation (1) as in the first embodiment.
次に、本実施の形態に係る最大心拍数推定装置1Aの機能構成について、第1の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。
生体情報取得部11Aは、心拍数取得部111およびT波高さ取得部113を備える。Next, the functional configuration of the maximum heart
The biological
T波高さ取得部113は、対象者に装着された生体センサから心電波形を取得し、その心電波形に含まれるT波高さのデータを取得する。T波高さ取得部113が取得したT波高さのデータは、記憶部12に記憶される。
The T-wave
屈曲点処理部131は、生体情報取得部11AのT波高さ取得部113によって取得されたT波高さの値に、心拍数取得部111によって取得された対象者の心拍数の値を乗じて、T波高さ×心拍数を算出する。また、屈曲点処理部131は、T波高さ×心拍数と、心拍数取得部111によって取得された対象者の心拍数の測定値との関係を求める。
The inflection
屈曲点処理部131は、求めた対象者のT波高さ×心拍数と心拍数との関係において、運動強度(心拍数)が40%の近辺において、T波高さ×心拍数の値が屈曲する点を見つける。屈曲点処理部131は、屈曲点に対応する心拍数を求める。求められた心拍数の値は、記憶部12に記憶される。
In the bending
次に、上述した構成を有する最大心拍数推定装置1Aの動作について、図9のフローチャートを用いて説明する。
まず、第1の実施の形態と同様に、図示しない心拍計および心電計の機能を有する生体センサが対象者の胸部や手首などに装着され、対象者は漸増負荷試験のような徐々に運動強度が増加するような運動を開始する。運動を開始してから、対象者が行う運動の運動強度が40%を超える程度までの期間にわたって、生体センサにより対象者の心拍数と心電波形とが計測される。Next, the operation of the maximum heart
First, as in the first embodiment, a biosensor having a heart rate monitor and an electrocardiograph function (not shown) is attached to the chest, wrist, or the like of the subject, and the subject gradually exercises as in a gradual load test. Start exercising to increase intensity. The heart rate and electrocardiographic waveform of the subject are measured by the biosensor over a period from the start of the exercise until the exercise intensity of the exercise performed by the subject exceeds 40%.
心拍数取得部111は、対象者が運動を行う期間にわたる心拍数のデータを取得する(ステップS21)。次に、T波高さ取得部113は、対象者が運動を行う期間にわたる心電波形のデータからT波高さのデータを取得する(ステップS22)。なお、T波高さ取得部113は、生体センサ側で求められたT波高さのデータを取得する構成を採用してもよい。
The heart
次に、屈曲点処理部131は、取得されたT波高さ×心拍数と心拍数との関係を求める(ステップS23)。その後、屈曲点処理部131は、求めた対象者のT波高さ×心拍数と心拍数との関係において、T波高さ×心拍数の値が屈曲する屈曲点を抽出し、そのT波高さ×心拍数の値に対応する心拍数の値を求める(ステップS24)。
Next, the inflection
次に、最大心拍数算出部132は、ステップS24で求められたT波高さ×心拍数の値の屈曲点となる心拍数に基づいて、上述した式(1)を用いて対象者の最大運動強度を算出する(ステップS25)。
Next, the maximum heart
より詳細には、最大心拍数算出部132は、式(1)において、「安静時心拍数」の値として予め実測された値、例えば、60bpmを用いる。最大心拍数算出部132は、「屈曲点となる心拍数」の値として、ステップS24で求められた心拍数を代入する。また、「屈曲点となる運動強度」の値としては、上述した実験結果から、予め定められた値、例えば、40%など、35〜45%の範囲の値が用いられる。
More specifically, the maximum heart
なお、算出された対象者の最大運動強度は、出力部14によって出力される。
The calculated maximum exercise intensity of the subject is output by the
以上説明したように、第2の実施の形態によれば、対象者のT波高さ×心拍数と心拍数との関係を用い、運動強度(心拍数)が40%となる近辺でみられるT波高さ×心拍数の屈曲点での対象者の心拍数に基づいて最大心拍数を推定する。そのため、心電波形の特徴量としてT波の高さを用いた場合にも、運動強度が40%を超える程度までの運動を実施すれば、対象者の心拍数が最大心拍数に達するまでの運動を必要とせずに最大心拍数を推定することができる。したがって、最大心拍数を得る際の対象者の負担を軽減することができる。 As described above, according to the second embodiment, using the relationship between the T wave height of the subject and the heart rate and the heart rate, the T observed in the vicinity of the exercise intensity (heart rate) of 40%. The maximum heart rate is estimated based on the subject's heart rate at the inflection point of wave height x heart rate. Therefore, even when the height of the T wave is used as the feature amount of the electrocardiographic waveform, if the exercise intensity exceeds 40%, the subject's heart rate reaches the maximum heart rate. Maximum heart rate can be estimated without the need for exercise. Therefore, it is possible to reduce the burden on the subject when obtaining the maximum heart rate.
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第1および第2の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same components as those in the first and second embodiments described above will be designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
第1および第2の実施の形態では、対象者が運動を行う期間にわたって測定された心拍数と、心電波形において観測されるQTインターバルやT波高さなどの特徴量との関係に基づいて、運動強度が40%程度となる付近にみられるその特徴量の屈曲点に対応する心拍数から対象者の最大心拍数を算出した。これに対して、第3の実施の形態では、自律神経の指標として知られている心拍変動パラメータであるRoot Mean Square of Successive Differences(rMSSD)を特徴量として用いる。 In the first and second embodiments, based on the relationship between the heart rate measured during the period during which the subject exercises and the features such as the QT interval and T wave height observed in the electrocardiographic waveform. The maximum heart rate of the subject was calculated from the heart rate corresponding to the inflection point of the feature amount observed in the vicinity of the exercise intensity of about 40%. On the other hand, in the third embodiment, the root mean square of sensive differentials (rMSSD), which is a heart rate variability parameter known as an index of autonomic nerves, is used as a feature amount.
まず、第3の実施の形態に係る最大心拍数推定方法の概要について図10を参照して説明する。
図10は、rMSSDと運動強度との関係を説明する図である。縦軸はrMSSDを示し、横軸は心拍数換算の運動強度を示す。First, an outline of the maximum heart rate estimation method according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between rMSSD and exercise intensity. The vertical axis represents rMSSD, and the horizontal axis represents heart rate-equivalent exercise intensity.
ここで、rMSSDは、心電波形において連続して隣接するRR波の間隔の差の2乗の平均値の平方根であり、自律神経に関する指標として知られている。図10からわかるように、このrMSSDと運動強度との関係においても、運動強度が40%となる付近でrMSSDの値が屈曲する点がみられる。 Here, rMSSD is the square root of the square root of the square of the difference between the intervals of consecutively adjacent RR waves in the electrocardiographic waveform, and is known as an index relating to the autonomic nerve. As can be seen from FIG. 10, also in the relationship between the rMSSD and the exercise intensity, there is a point that the value of the rMSSD bends near the exercise intensity of 40%.
このことから、心電波形の特徴量としてrMSSDの値を用いて上述した式(1)により対象者の最大心拍数を算出する。 From this, the maximum heart rate of the subject is calculated by the above-mentioned equation (1) using the value of rMSSD as the feature amount of the electrocardiographic waveform.
次に、本実施の形態に係る最大心拍数推定方法を実施するための最大心拍数推定装置1Bの機能構成について、第1および第2の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。
図11に示すように、生体情報取得部11Bは、心拍数取得部111およびrMSSD取得部114を備える。Next, the functional configuration of the maximum heart
As shown in FIG. 11, the biological
rMSSD取得部114は、対象者に装着された生体センサから心電波形を取得し、その心電波形に含まれる隣接するRR波の間隔のデータを取得する。また、rMSSD取得部114は、取得したRR波の間隔を示すデータに基づいて、rMSSDを算出する。rMSSD取得部114によって算出された対象者のrMSSDの値は、記憶部12に記憶される。
The
屈曲点処理部131は、心拍数取得部111によって取得された対象者の心拍数と、rMSSD取得部114によって取得された対象者のrMSSDとの関係を求める。屈曲点処理部131は、求めた対象者のrMSSDと心拍数との関係においてrMSSDの値が屈曲する点を抽出する。屈曲点処理部131は、屈曲点に対応する心拍数を求める。求められた心拍数の値は、記憶部12に記憶される。
The inflection
次に、上述した構成を有する最大心拍数推定装置1Bの動作について図12のフローチャートを用いて説明する。
まず、第1および第2の実施の形態と同様に、心拍数取得部111は、対象者が漸増負荷試験のような運動強度が徐々に増加する運動を実施し、運動強度が40%を超える程度までの心拍数の測定値を取得する(ステップS31)。Next, the operation of the maximum heart
First, as in the first and second embodiments, the heart
次に、rMSSD取得部114は、対象者に装着された生体センサから送られてくる心電波形より、RR波の間隔を示すデータを取得し、rMSSDを算出する(ステップS32)。なお、rMSSD取得部114は、外部の生体センサにおいて算出されたrMSSDの値を取得する構成を採用してもよい。
Next, the
次に、屈曲点処理部131は、心拍数取得部111によって取得された対象者の心拍数とrMSSD取得部114によって取得された対象者のrMSSDとの関係を求める(ステップS33)。
Next, the inflection
その後、屈曲点処理部131は、求めた対象者のrMSSDと心拍数との関係において、rMSSDの値が屈曲する屈曲点を見つけ、そのrMSSDの値に対応する心拍数の値を求める(ステップS34)。
After that, the bending
次に、最大心拍数算出部132は、ステップS34で求められたrMSSDの値の屈曲点となる心拍数に基づいて、上述した式(1)を用いて対象者の最大運動強度を算出する(ステップS35)。
Next, the maximum heart
より詳細には、最大心拍数算出部132は、式(1)において、「安静時心拍数」の値として予め実測された値、例えば、60bpmを用いる。最大心拍数算出部132は、「屈曲点となる心拍数」の値として、ステップS34で求められた心拍数を代入する。また、「屈曲点となる運動強度」の値として、上述した実験結果から、予め設定された値、例えば、40%など35〜45%の範囲の値を用いる。
More specifically, the maximum heart
なお、算出された対象者の最大運動強度は、出力部14によって出力される。
The calculated maximum exercise intensity of the subject is output by the
以上説明したように、第3の実施の形態によれば、対象者のrMSSDと心拍数との関係を用い、運動強度が40%となる近辺でみられるrMSSDの屈曲点での対象者の心拍数に基づいて最大心拍数を推定する。そのため、心電波形における特徴量としてrMSSDを用いた場合にも、運動強度が40%を超える程度までの運動を実施すれば、対象者の心拍数が最大心拍数に達するまでの運動を必要とせずに最大心拍数を推定することができる。したがって、最大心拍数を得る際の対象者の負担を軽減することができる。 As described above, according to the third embodiment, using the relationship between the subject's rMSSD and the heart rate, the subject's heart rate at the flexion point of the rMSSD observed in the vicinity of the exercise intensity of 40%. Estimate maximum heart rate based on numbers. Therefore, even when rMSSD is used as a feature in the electrocardiographic waveform, if the exercise intensity exceeds 40%, it is necessary to exercise until the subject's heart rate reaches the maximum heart rate. The maximum heart rate can be estimated without. Therefore, it is possible to reduce the burden on the subject when obtaining the maximum heart rate.
また、本実施の形態では、自律神経の指標となるrMSSDに着目して対象者の最大心拍数を推定したが、rMSSDに代えて、他の自律神経指標を用いることができる。そのため、より柔軟性の高い最大心拍数の推定が可能となる。別の自律神経指標の例としては、周波数領域のLF値、HF値、LF/HF比、時間領域のStandard Deviation of the NN Intervals(SDNN)、NN50、およびpNN50などが挙げられる(例えば、非特許文献3参照)。 Further, in the present embodiment, the maximum heart rate of the subject is estimated by focusing on rMSSD which is an index of autonomic nerve, but another autonomic nerve index can be used instead of rMSSD. Therefore, it is possible to estimate the maximum heart rate with higher flexibility. Examples of other autonomic indicators include frequency domain LF value, HF value, LF / HF ratio, time domain Standard Deviation of the NN Intervals (SDNN), NN50, and pNN50 (eg, non-patented). Reference 3).
以上、本発明の最大心拍数推定方法および最大心拍数推定装置における実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。 Although the method for estimating the maximum heart rate and the embodiment in the maximum heart rate estimation device of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the described embodiments and is within the scope of the invention described in the claims. It is possible to make various modifications that can be imagined by those skilled in the art.
なお、上述した実施の形態では、対象者が漸増負荷試験のような運動を実施し、その実施期間にわたる心拍数や心電波形に関するデータが取得される場合について説明した。しかし、対象者が行う運動は、漸増負荷試験のような管理された運動である必要はなく、任意の運動データからQTインターバルなどの特徴量と心拍数との関係を取得し、屈曲点となる心拍数を求めて最大心拍数を推定してもよい。 In the above-described embodiment, a case where the subject performs an exercise such as a gradual load test and data on the heart rate and the electrocardiographic waveform over the period of the exercise is acquired has been described. However, the exercise performed by the subject does not have to be a controlled exercise such as a gradual load test, and the relationship between the feature amount such as the QT interval and the heart rate is acquired from arbitrary exercise data and becomes a bending point. The maximum heart rate may be estimated by obtaining the heart rate.
1、1A、1B…最大心拍数推定装置、11、11A、11B…生体情報取得部、12…記憶部、13…推定部、14…出力部、111…心拍数取得部、112…QTインターバル取得部、113…T波高さ取得部、114…rMSSD取得部、131…屈曲点処理部、132…最大心拍数算出部、101…バス、102…演算装置、103…CPU、104…主記憶装置、105…通信制御装置、106…センサ、107…外部記憶装置、107a…データ記憶部、107b…プログラム格納部、108…表示装置、NW…通信ネットワーク。 1, 1A, 1B ... Maximum heart rate estimation device, 11, 11A, 11B ... Biometric information acquisition unit, 12 ... Storage unit, 13 ... Estimate unit, 14 ... Output unit, 111 ... Heart rate acquisition unit, 112 ... QT interval acquisition Unit, 113 ... T wave height acquisition unit, 114 ... rMSSD acquisition unit, 131 ... flexion point processing unit, 132 ... maximum heart rate calculation unit, 101 ... bus, 102 ... arithmetic unit, 103 ... CPU, 104 ... main storage device, 105 ... communication control device, 106 ... sensor, 107 ... external storage device, 107a ... data storage unit, 107b ... program storage unit, 108 ... display device, NW ... communication network.
Claims (8)
運動を行う前記対象者の心電波形を取得する第2取得ステップと、
取得された前記心電波形から、予め定められた特徴量を取得する第3取得ステップと、
前記予め定められた特徴量と取得された前記心拍数との関係に基づいて前記対象者の最大心拍数を推定する推定ステップと、
を備え、
前記推定ステップは、取得された前記心拍数に対する前記予め定められた特徴量の変化における屈曲点に対応する心拍数に基づいて前記対象者の前記最大心拍数を推定する
ことを特徴とする最大心拍数推定方法。The first acquisition step to acquire the heart rate of the subject who exercises,
The second acquisition step of acquiring the electrocardiographic waveform of the subject who exercises, and
A third acquisition step of acquiring a predetermined feature amount from the acquired electrocardiographic waveform, and
An estimation step for estimating the maximum heart rate of the subject based on the relationship between the predetermined feature amount and the acquired heart rate, and
With
The estimation step is characterized in that the maximum heart rate of the subject is estimated based on the heart rate corresponding to the flexion point in the change of the predetermined feature amount with respect to the acquired heart rate. Number estimation method.
前記第1取得ステップで取得された前記心拍数と、前記第2取得ステップで取得された前記心電波形とは、運動強度が増加する運動を前記対象者が開始してから、その運動強度が40%を超えるまでの期間にわたって取得されることを特徴とする最大心拍数推定方法。In the method for estimating the maximum heart rate according to claim 1,
The heart rate acquired in the first acquisition step and the electrocardiographic waveform acquired in the second acquisition step have different exercise intensities after the subject starts an exercise in which the exercise intensity increases. A method for estimating maximum heart rate, characterized in that it is acquired over a period of up to over 40%.
前記予め定められた特徴量は、心電波形に含まれるQTインターバルであることを特徴とする最大心拍数推定方法。In the method for estimating the maximum heart rate according to claim 1 or 2.
The maximum heart rate estimation method, wherein the predetermined feature amount is a QT interval included in an electrocardiographic waveform.
前記予め定められた特徴量は、前記心電波形に含まれるT波の高さであることを特徴とする最大心拍数推定方法。In the method for estimating the maximum heart rate according to claim 1 or 2.
The maximum heart rate estimation method, wherein the predetermined feature amount is the height of a T wave included in the electrocardiographic waveform.
前記予め定められた特徴量は、前記心電波形に含まれる自律神経に関する指標であることを特徴とする最大心拍数推定方法。In the method for estimating the maximum heart rate according to claim 1 or 2.
A method for estimating a maximum heart rate, wherein the predetermined feature amount is an index related to an autonomic nerve included in the electrocardiographic waveform.
前記推定ステップは、最大心拍数=安静時心拍数+100×(屈曲点となる心拍数−安静時心拍数)/屈曲点となる運動強度(ただし、安静時心拍数は予め安静時に計測される心拍数、屈曲点となる心拍数は前記屈曲点に対応する心拍数、屈曲点となる運動強度は予め設定された値)を用いて前記最大心拍数を推定することを特徴とする最大心拍数推定方法。In the method for estimating the maximum heart rate according to any one of claims 1 to 5.
In the estimation step, the maximum heart rate = resting heart rate + 100 × (heart rate at the flexion point-heart rate at rest) / exercise intensity at the flexion point (however, the resting heart rate is the heart rate measured in advance at rest). The maximum heart rate estimation is characterized in that the maximum heart rate is estimated using the heart rate corresponding to the flexion point and the exercise intensity at the flexion point as a preset value). Method.
運動を行う前記対象者の心電波形を取得し、その心電波形から予め定められた特徴量を取得する特徴量取得部と、
取得された前記心拍数と前記予め定められた特徴量との関係に基づいて前記対象者の最大心拍数を推定する推定部と、
を備え、
前記推定部は、取得された前記心拍数に対する前記予め定められた特徴量の変化における屈曲点に対応する心拍数に基づいて前記対象者の前記最大心拍数を推定する
ことを特徴とする最大心拍数推定装置。A heart rate acquisition unit that acquires the heart rate of the person performing the exercise,
A feature amount acquisition unit that acquires an electrocardiographic waveform of the subject who performs exercise and acquires a predetermined feature amount from the electrocardiographic waveform, and a feature amount acquisition unit.
An estimation unit that estimates the maximum heart rate of the subject based on the relationship between the acquired heart rate and the predetermined feature amount, and
With
The estimation unit estimates the maximum heart rate of the subject based on the heart rate corresponding to the inflection point in the change of the predetermined feature amount with respect to the acquired heart rate. Number estimator.
前記心拍数取得部によって取得された前記心拍数と、前記特徴量取得部で取得された前記心電波形とは、運動強度が増加する運動を前記対象者が開始してから、その運動強度が40%を超えるまでの期間にわたって取得されることを特徴とする最大心拍数推定装置。In the maximum heart rate estimation device according to claim 7.
The heart rate acquired by the heart rate acquisition unit and the electrocardiographic waveform acquired by the feature amount acquisition unit have different exercise intensities after the subject starts an exercise in which the exercise intensity increases. A maximum heart rate estimator, characterized in that it is acquired over a period of up to over 40%.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018076550 | 2018-04-12 | ||
JP2018076550 | 2018-04-12 | ||
PCT/JP2019/015579 WO2019198744A1 (en) | 2018-04-12 | 2019-04-10 | Maximum heart rate estimation method and device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2019198744A1 true JPWO2019198744A1 (en) | 2020-12-03 |
JP7078108B2 JP7078108B2 (en) | 2022-05-31 |
Family
ID=68164303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020513421A Active JP7078108B2 (en) | 2018-04-12 | 2019-04-10 | Maximum heart rate estimation method and device |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210030281A1 (en) |
EP (1) | EP3777668B1 (en) |
JP (1) | JP7078108B2 (en) |
CN (1) | CN112004470A (en) |
AU (1) | AU2019252065B2 (en) |
WO (1) | WO2019198744A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5125412A (en) * | 1990-07-23 | 1992-06-30 | Thornton William E | Musculoskeletal activity monitor |
US5976083A (en) * | 1997-07-30 | 1999-11-02 | Living Systems, Inc. | Portable aerobic fitness monitor for walking and running |
JP2004000646A (en) * | 1998-02-26 | 2004-01-08 | Omron Corp | Exercise equipment, physical strength evaluation method, and sphygmoscope |
US7370509B2 (en) * | 2005-02-28 | 2008-05-13 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Endurance calculation device, endurance calculation method, and program |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4622980A (en) * | 1984-11-01 | 1986-11-18 | Horst E. Kunig | Method and apparatus for determining of stress condition of a subject |
US5978711A (en) * | 1998-02-23 | 1999-11-02 | Vivatron Medical, B.V. | Pacemaker system with improved learning capability for adapting rate response function |
US6768919B2 (en) * | 2000-06-26 | 2004-07-27 | Mediwave Star Technology Inc | Method and system for evaluating cardiac ischemia with heart rate feedback |
US7149568B2 (en) * | 2002-07-12 | 2006-12-12 | Seiko Epson Corporation | Exercise load intensity evaluation device and exercise equipment |
US8755872B1 (en) * | 2011-07-28 | 2014-06-17 | Masimo Corporation | Patient monitoring system for indicating an abnormal condition |
WO2013038296A1 (en) * | 2011-09-16 | 2013-03-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Device and method for estimating the heart rate during motion |
KR101907089B1 (en) * | 2012-11-16 | 2018-10-11 | 삼성전자주식회사 | Anaerovic threshold presume device and method |
JP6020082B2 (en) * | 2012-11-19 | 2016-11-02 | Tdk株式会社 | Biological signal measuring device, biological signal measuring method, and biological signal measuring program |
CN103284702A (en) * | 2013-06-17 | 2013-09-11 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | Electrocardiogram and pulse wave relation analysis method and method and device of fusion analysis |
WO2017090732A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | 日本電信電話株式会社 | Respiratory estimation method and device |
US10159444B2 (en) * | 2015-12-21 | 2018-12-25 | Industrial Technology Research Institute | Method and system for anaerobic threshold heart rate detection |
JP2017136165A (en) * | 2016-02-02 | 2017-08-10 | 富士通株式会社 | Sensor information processing device, sensor unit, and sensor information processing program |
-
2019
- 2019-04-10 US US17/046,070 patent/US20210030281A1/en active Pending
- 2019-04-10 EP EP19784486.3A patent/EP3777668B1/en active Active
- 2019-04-10 WO PCT/JP2019/015579 patent/WO2019198744A1/en active Application Filing
- 2019-04-10 JP JP2020513421A patent/JP7078108B2/en active Active
- 2019-04-10 CN CN201980023181.0A patent/CN112004470A/en active Pending
- 2019-04-10 AU AU2019252065A patent/AU2019252065B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5125412A (en) * | 1990-07-23 | 1992-06-30 | Thornton William E | Musculoskeletal activity monitor |
US5976083A (en) * | 1997-07-30 | 1999-11-02 | Living Systems, Inc. | Portable aerobic fitness monitor for walking and running |
JP2004000646A (en) * | 1998-02-26 | 2004-01-08 | Omron Corp | Exercise equipment, physical strength evaluation method, and sphygmoscope |
US7370509B2 (en) * | 2005-02-28 | 2008-05-13 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Endurance calculation device, endurance calculation method, and program |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
大坂元久: "心拍のゆらぎと自律神経", 日医大誌, vol. 第62巻第1号, JPN7021002227, 1995, pages 71 - 75, ISSN: 0004684960 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2019252065A1 (en) | 2020-11-05 |
EP3777668B1 (en) | 2024-03-27 |
JP7078108B2 (en) | 2022-05-31 |
WO2019198744A1 (en) | 2019-10-17 |
AU2019252065B2 (en) | 2021-05-20 |
EP3777668A1 (en) | 2021-02-17 |
CN112004470A (en) | 2020-11-27 |
US20210030281A1 (en) | 2021-02-04 |
EP3777668A4 (en) | 2022-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101910982B1 (en) | Method and apparatus for eliminating motion artifact of biosignal using personalized biosignal pattern | |
JP6579890B2 (en) | Fatigue meter | |
JP5696501B2 (en) | Awakening data generation apparatus, awakening data generation method, awakening data generation program, and arousal level determination apparatus | |
JP6513005B2 (en) | Fatigue meter | |
JP2011120618A (en) | Device for evalution of autonomic nervous function and program | |
TW201831138A (en) | Method and device for measuring blood pressure | |
JP2019048150A (en) | Sleep stage estimation device, method, and program | |
JP7078108B2 (en) | Maximum heart rate estimation method and device | |
JP6518570B2 (en) | Sleep stage estimation device, method and program | |
JP6943334B2 (en) | Anaerobic Metabolism Threshold Estimating Method and Equipment | |
McSharry et al. | Open-source software for generating electrocardiogram signals | |
CN105611870B (en) | The stimulation diathermy controlled using autonomic nerves system | |
JP7473177B2 (en) | Blood vessel stiffness estimation method, blood vessel stiffness estimation device, and program | |
Marwaha et al. | Cardiac variability time–series analysis by sample entropy and multiscale entropy | |
JP6707015B2 (en) | State estimation device, method and program | |
Shusterman et al. | Tracking repolarization dynamics in real-life data | |
JP5993968B2 (en) | Sleep stage estimation apparatus, method and program | |
JP2015112460A (en) | Twa measuring apparatus and twa measuring method | |
JP7390716B2 (en) | Sympathetic nerve activity estimation device, sympathetic nerve activity estimation method and program | |
JP2012508056A (en) | Method and system for measuring parameters of autonomic dysfunction test | |
KR101476730B1 (en) | A method of deriving central aortic systolic pressure and a method of analysing arterial waveform data to derive central aortic systolic pressure values | |
JP7073990B2 (en) | State estimator, method and program | |
Pimentel et al. | A $5 smart blood pressure system | |
JP6509901B2 (en) | Central space perfusion calculation | |
Sunkaria et al. | Gender Based Variability Time Series Complexity Analysis |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200528 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210629 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210826 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220215 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20220215 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20220217 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20220308 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20220322 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220419 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220502 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7078108 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |